1. “ A una maggiore conoscenza si accompagna un meraviglioso mistero, che spinge a penetrare ancora più in profondità. Mai preoccupati che la risposta ci possa deludere, con piacere e fiducia solleviamo ogni nuova pietra per trovare stranezze inimmaginabili. Certamente una grande avventura… R. Feynman

2. Nel 1650 Robert Hooke, un microscopista inglese che, a 27 anni fu nominato sovrintendente della Royal Society of London...... individua le prime «cells» del sughero

3. … .Contestualmente un ricco mercante di bottoni: Van Leeuwenhoek individua «animanucoli» in una goccia di acqua. Nel 1838 Matthias Schleden, un avvocato tedesco, asseriva che le piante sono costituite da cellule Nel 1839 Theodor Schwann sosteneva che gli animali sono costituiti da cellule Avanzarono i primi due principi della TEORIA CELLULARE: Tutti gli organismi sono composti da una o più cellule La cellula è l’unità strutturale della vita

4. Solo nel 1855 Virchow, un patologo tedesco, formula il terzo principio della teoria cellulare: Le cellule possono avere origine solo da cellule preesistenti

5. La cellula è l'unità base della vita. Può vivere… … da sola come negli organismi monocellulari … assieme ad altre cellule come negli organismi pluricellulari (piante, animali…)

6. Aspetti delle cellule Le cellule possono essere di dimensioni e forme molto diverse.

7. nutrirsi respirare moltiplicarsi produrre energia Ma tutte le cellule per sopravvivere devono:

8. Si stima che sulla terra siano presenti da 10 6 a 100x 10 6 specie viventi ENORME VARIETA’ DI FORME........ COSTANZA NELLA STRUTTURA INTERNA

9. LA CELLULA E’ L’UNITA’ FONDAMENTALE DI TUTTI GLI ORGANISMI VIVENTI TUTTI GLI ORGANISMI VIVENTI SONO FORMATI DA CELLULE NON ESISTE ALCUNA FORMA DI VITA SE NON A LIVELLO CELLULARE

14. Eccitabilità Gli organismi viventi sono in grado di ricevere stimoli dall’esterno e rispondervi producendo mutamenti del proprio stato e/o delle proprie attività; ciò permette di mantenere invariate nel tempo le caratteristiche strutturali e di svolgere in modo ottimale le corrispondenti funzioni.

16. L’attività riproduttiva consiste nel realizzare nuove unità biologiche (nuovi organismi) che manifestino un livello di complessità ed organizzazione equivalente a quello dei loro predecessori, ma anche una notevole variabilità individuale dei singoli caratteri. Ereditarie sono tutte quelle caratteristiche che vengono trasmesse dai genitori alla prole .

18. Le dimensioni di una cellula Le dimensioni cellulari sono molto variabili, comunque la maggior parte delle cellule ha DIMENSIONI MICROSCOPICHE ed è visibile al microscopio ottico Misure 1 metro = 1000 millimetri (mm) 1 millimetro = 1000 micrometri (um) 1 micrometro = 1000 nanometri (nm) Per misurare le cell.conviene utilizzare il micrometro (10 -6 m) Gli organuli cell.si misurano usando il nanometro (10-9m) Ecco ad esempio la punta di uno spillo vista al microscopio ed i batteri che vi si trovano sopra

19. Grandezze delle cellule e dei loro componenti

20. elettronico ottico a scansione

21. Aspetti delle cellule La maggior parte delle cellule vegetali ha solitamente forma poliedrica, con un diametro compreso tra i 20 e i 30 micrometri, ed è delimitata da pareti cellulari rigide Alcune delle più piccole cellule batteriche sono oggetti cilindrici con un asse maggiore lungo meno di un micrometro (un milionesimo di metro).

22. Aspetti delle cellule Le cellule dei tessuti animali hanno forma estremamente varia, a seconda del tipo e della funzione (possono essere sferiche, dai contorni irregolari, stellate, poliedriche, cubiche, cilindriche, eccetera). Il loro diametro è spesso compreso fra i 10 e i 20 micrometri e la loro superficie è deformabile, spesso ricca di estroflessioni. Ciglia di una cellula epiteliale

23. TUTTE LE CELLULE ESISTENTI VENGONO CLASSIFICATE COME PROCARIOTICHE ED EUCARIOTICHE Fra le cellule procariotiche e quelle eucariotiche esiste una fondamentale distinzione, basata sia sulle dimensioni, sia sull'organizzazione interna.

24. Le cellule procariotiche, confinate al regno dei batteri e delle alghe azzurre, sono relativamente piccole (1-2 micron) e hanno una struttura interna alquanto semplice; il loro materiale genetico (DNA) si trova concentrato in una regione della cellula, che tuttavia non è separata dal resto da una membrana. I PROCARIOTI

29. Le cellule eucariotiche Costituiscono tutti gli altri organismi viventi (i protozoi, le piante, i funghi e gli animali) sono molto più grosse (10-30 micron) e il loro materiale genetico è racchiuso da una membrana, formando una struttura denominata nucleo .

30. La cellula vegetale Possiede strutture che mancano nelle cellule animali: Vacuoli Parete cellulare Plastidi

31. La parete cellulare Nelle cellule vegetali la membrana è circondata dalla parete cellulare. Alcune pareti cellulare sono rigide e robuste.

33. Vacuoli Funzione: servono da deposito per sostanze di riserva o rifiuto, danno turgore alla cellula, della quale possono occupare gran parte del volume. Grosse vescicole contenenti acqua e sostanze di vario tipo. Diventano via via più grandi man mano che la cellula invecchia.

34. Plastidi Organuli di forma allungata costituiti da 2 membrane, una interna ed una esterna. Esistono diversi tipi di plastidi: Deposito di sostanze di riserva (amido) Cloroplasti complesso sistema di membrane interne (tilacoidi), dotati di DNA circolare, contengono la clorofilla, sono sede della fotosintesi Cromoplasti Leucoplasti Deposito di pigmenti colorati

35. SI STIMA CHE NEL CORPO UMANO SIANO PRESENTI CIRCA 1 MILIARDO DI CELLULE PER GRAMMO, DIVERSE PER FORMA E STRUTTURA IN RAPPORTO ALLA FUNZIONE SVOLTA:

36. ORIGINATESI TUTTE DALLA............ fusione tra la cellula uovo e lo spermatozoo

37. ............Lo ZIGOTE...............nel suo nucleo ci sono tutte le informazioni necessarie per costruire anche i più grandi e complessi organismi viventi…

38. A partire dallo zigote attraverso alcune divisioni cellulari si formano prima la morula, poi la blastula… la blastula è costituita da 32 cellule che saranno in grado di “differenziarsi” nelle diverse tipologie cellulari che ci costituiscono cosituendo tessuti, organi, apparati Le diffrenze fra i diversi tipi cellulari dipendono dalle diverse proteine che li costituiscono dall’espressione selettiva di specifici sets di geni

39. La membrana cellulare Una sottile membrana, denominata membrana cellulare, racchiude il contenuto di tutte le cellule viventi e costituisce una barriera fra l'ambiente interno e quello esterno. La membrana controlla il movimento delle sostanza in entrata e in uscita .

42. Il citoplasma Il citoplasma costituisce la massa della cellula. È formato da una sostanza gelatinosa ed è composto principalmente da acqua nella quale sono sciolte diverse sostanze .

43. Il citoplasma Nel citoplasma si trovano diversi organuli

45. Il Nucleo Il nucleo controlla tutte le attività cellulari.

46. RETICOLO ENDOPLASMATICO Reticolo endoplasmatico: sistema di membrane intercomunicanti costituito da sacculi e tubuli. Si estende dalla membrana nucleare a tutta la cellula formando un intricato sistema di cisterne , tubuli e canali . Il reticolo è coinvolto nel trasporto dei materiali attraverso la cellula.

47. Gli organuli del citoplasma Il reticolo endoplasmatico è costituito da una rete di membrane in cui i materiali si spostano in tutte le parti della cellula.

48. Esternamente rivestito da ribosomi. Funzione: sede della sintesi di proteine destinate alla membrana plasmatica, all’esterno e agli organelli Non è associato a ribosomi. Funzione: sintesi dei lipidi, sintesi di steroidi (estrogeni, testosterone, cortisolo) e detossificazione (farmaci e veleni). Abbondante in cellule ghiandole endocrine (surrenali, gonadi). RE rugoso (RER) RE liscio (REL)

49. Rapporto fra le cisterne del RER e REL

54. Le proteine sintetizzate dai ribosomi che rivestono il RER vengono successivamente impacchettate in vescicole che, viaggiando nel citoplasma, arriveranno all’ apparato di Golgi Rapporti tra sistemi di membrane cellulari

56. ORGANELLO COSTITUITO DA UNA SERIE DI CISTERNE APPIATTITE E DA VESCICOLE. STRETTAMENTE ASSOCIATO, MA FISICAMENTE SEPARATO DAL RER Apparato di Golgi Funzione: stazione di raccolta, rielaborazione e smistamento dei prodotti del RE

59. COMPARTIMENTALIZZAZIONE FUNZIONALE Le diverse cisterne del complesso di Golgi sono distinti dal punto di vista biochimico e funzionale: ciascun compartimento contiene gli enzimi necessari per le fasi specifiche della maturazione delle proteine e dei lipidi

60. I LISOSOMI Al microscopio elettronico appaiono come sacchetti delimitati da una semplice unità di membrana contenente granuli fortemente opachi agli elettroni Sono altamente polimorfici a causa della loro interazione con i vari materiali fagocitati

61. Lisosomi: il sistema digerente della cellula Si formano dall’Apparato di Golgi e racchiudono enzimi idrolitici coinvolti nella digestione intracellulare di materiali ingeriti dall’esterno e di materiali cellulari obsoleti. Il loro contenuto è fortemente acido Enzimi lisosomali o idrolasi acide: 50 diverse enzimi degradativi che includono proteasi (digeriscono proteine), nucleasi (digeriscono acidi nucleici), glicosidasi, lipasi ecc. in grado, globalmente, di digerire tutti i principali composti cellulari.

62. Se i lisosomi si rompono, la cellula stessa viene distrutta (autolisi). Il pH acido dei lisosomi viene mantenuto, a spese di energia, da una pompa protonica nella membrana dell’organello Tutte le cellule eucariote possiedono lisosomi (abbondanti nei macrofagi).

63. I PEROSSISOMI Piccoli organelli (0,5 μ m di Ø) contenenti importanti enzimi: OSSIDASI: degradano gli acidi grassi o altre sostanze formano H 2 O 2 ,altamente tossico e reattivo CATALASI: degradano il perossido d’idrogeno in H 2 O e O 2 . utilizzando sostanze nocive come donatori di elettroni (etanolo)

64. Mitocondri I MITOCONDRI sono organelli sferici o allungati di dimensioni simili ad un batterio (diametro circa 0,5 µ m e lunghezza circa 1-2 µ m) Sono delimitati da una doppia membrana ( come cloroplasti e nucleo), una ESTERNA a contatto con il citoplasma ed una INTERNA che si introflette in pieghe dette “CRESTE”. Le membrane delimitano uno spazio interno detto MATRICE

65. Membrana interna: si estroflette nella matrice formando creste su si trovano molti enzimi necessari alla produzione di energia (catena di trasporto degli elettroni) Matrice mitocondriale: contiene DNA circolare esclusivo dei mitocondri. Questo DNA dirige la sintesi di alcune proteine mitocondriali che non sono sintetizzate nel citoplasma della cellula Membrana esterna: contiene enzimi coinvolti nella sintesi di lipidi

66. I MITOCONDRI Rappresentano la centrale energetica della cellula, sede della respirazione cellulare e della sintesi di ATP. Respirazione cellulare: processo di demolizione di sostanze organiche che avviene con liberazione di energia sfruttata per sintetizzare ATP, necessario alle attività cellulari.

67. I mitocondri si dividono per scissione binaria ed in modo autonomo rispetto alla divisione cellulare. Negli animali i mitocondri sono trasmessi per via materna: sono presenti nella cellula uovo, ma non nella porzione di spermatozoo che in essa penetra all’atto della fecondazione. Organelli semiautonomi: possiedono un DNA circolare, ribosomi simili a quelli batterici, sintetizzano alcune proteine. Mitocondri discendenti di antichi batteri? Secondo la teoria dell’endosimbiosi sarebbero i discendenti di primitive cellule procariote che avrebbero instaurato una relazione simbiotica con l’antenato della cellula eucariote.

68. I RIBOSOMI I ribosomi non sono organelli ( non sono delimitati da membrana), si trovano liberi nel citoplasma oppure appoggiati al reticolo endoplasmatico. HANNO UN Ø DI CIRCA 20-30 nm SONO COSTITUITI DA DUE SUBUNITA’ (MAGGIORE E MINORE) SIMILI SIA NEI PROCARIOTI CHE NEGLI EUCARIOTI

69. SONO COSTITUITI DA RNA RIBOSOMIALE E PROTEINE RIBOSOMIALI IL RIBOSOMA E’ FUNZIONALE (E’ IN GRADO DI CATALIZZARE LA SINTESI PROTEICA) SOLO QUANDO LE DUE SUBUNITA’ SONO UNITE TRA LORO

70. Sono la sede di sinesi delle proteine

72. Funzioni del Citoscheletro Sostegno e forma alle cellule Trasporto degli organelli e organizzazione interna delle cellule Costituisce il meccanismo locomotore di ciglia e flagelli È responsabile della contrattilità in tessuti specializzati (es. tessuto muscolare) Formazione del fuso mitotico e separazione dei cromosomi

74. Microfilamenti Formati dall’assemblaggio di molte unità della proteina actina Hanno la funzione di binari per lo spostamento degli organuli ad essi ancorati Sono strutture in grado di assemblarsi e disassemblarsi Connettono complessi proteici ed organelli in regioni diverse della cellula Sebbene presenti in tutta la cellula, si concentrano nella zona sottostante alla membrana plasmatica

75. Microtubuli Generalmente una delle 2 estremità del microtubulo è attaccata al centrosoma Sono componenti essenziali di ciglia e flagelli Molto più grandi dei microfilamenti. Lunghi cilindri cavi formati da subunità della proteina tubulina . La circonferenza del tubulo è formata da 13 subunità di tubulina Possono assemblarsi e disassemblarsi facilmente.

76. Centrosoma Centrosoma : localizzato vicino al nucleo cellulare, è il punto di origine dei microtubuli, che da esso si estendono a raggiera verso al periferia della cellula. Il centrosoma è costituito da 2 centrioli. Centrioli : strutture tubulari formate dalla associazione di 9 triplette di microtubuli I centrioli si duplicano prima della divisione cellulare e migrano ai poli opposti della cellula Triplette di microtubuli

78. Filamenti Intermedi Dimensioni intermedie rispetto a microfilamenti e microtubuli Sono costituiti da vari tipi di proteine, tra cui la cheratina Formano una solida rete nel citoplasma Si ancorano alla membrana plasmatica al livello di salde giunzioni tra cellule adiacenti

79. Ciglia e Flagelli Le cellule libere li utilizzano per muoversi nell’ambiente circostante I flagelli sono lunghi e poco numerosi Le ciglia sono corte e numerose Appendici cellulari dotate di movimento e formate da fasci di microtubuli ricoperti da membrana cellulare Le cellule non libere li usano per spostare il materiale extracellulare

80. Ciglia di una cellula epiteliale Flagelli dell’alga verde

81. Differenze ed analogie tra procarioti ed eucarioti

82. Sebbene i virus siano in grado di effettuare molte delle funzioni normalmente espletate da una cellula vivente, essi mancano tuttavia della caratteristica capacità cellulare di sopravvivere, svilupparsi e replicarsi in modo autonomo e, pertanto, non vengono considerati esseri viventi. I VIRUS

83. ENTITA’ BIOLOGICHE PARASSITE (VIRIONI). STRUTTURA UNA MOLECOLA DI ACIDO NUCLEICO (DNA o RNA) CONTENUTA IN UN INVOLUCRO PROTEICO (CAPSIDE), A VOLTE ASSOCIATA A COMPONENTI LIPIDICHE (MANTELLO) PARASSITI ENDOCELLULARI OBBLIGATI SPECIFICI

84. Per riprodursi devono infettare cellule di cui sfruttano gli enzimi, l’apparato energetico e le strutture alcuni infettano solo cellule animali, altri solo cellule vegetali, altri solo batteri (batteriofagi). Dimensioni: variano da 10 a 300 nm fago PARASSITI ENDOCELLULARI OBBLIGATI SPECIFICI

85. Virus dell’influenza HIV HIV Ebola virus HIV

86. OGNI VIRUS INTERAGISCE CON LA CELLULA OSPITE ATTRAVERSO PROTEINE DI SUPERFICIE CHE INTERAGISCONO CON PROTEINE DI SUPERFICIE DELLA CELLUALA STESSA (Gp120-CD4). TALE INTERAZIONE DETERMINA LA SPECIFICITA’ DEL VIRUS UN VIRUS HA, GENERALMENTE, UNA GAMMA DI OSPITI RELATIVAMENTE RISTRETTA UN CQMBIAMENTO DI SPECIFICITA’ DELLA CELLULA OSPITE PUO’ AVERE CONSRGUENZE DRAMMATICHE

87. LE INFEZIONI VIRALI SONO DI DUE TIPI: CICLO LITICO CICLO LISOGENCO: LA CELLULA , IN SEGUTO AD ESPOSIZIONE AD ALCUNI AGENTI, PUO’ SUBIRE UNA ATTIVAZIONE A LIVELLO DEL DNA VIRALE ED ANDARE INCONTRO A LISI LA CELLULA PUO’ PRODURRE PER GEMMAZIONE UNA NUOVA PROGENIE VIRALE SENZA ANDARE INCONTRO A LISI (HIV) PUO’ ANDARE INCONTRO A CRESCITA INCONTROLLATA

88. VIRUS A CICLO LITICO E A CICLO LISOGENO

89. Ma allora perchè studiare la BIOLOGIA ? Al fine di capire quale è "l'errore" che si genera nell'insorgenza dei processi patologici, è fondamentale comprendere complessi meccanismi responsabili della vita…. Incredibilmente, le cellule sono costituite quasi interamente da solo quattro tipi di molecole base. ……..

90. “ La storia della scienza può essere riassunta come l’elaborazione di occhi sempre più perfetti entro un cosmo nel quale c’è sempre qualcosa di più da vedere” P.Teihard De Chardin